Efeitos da exposição ao frio e técnicas de respiração na resposta imune (EXPOCOL)

As doenças autoimunes são caracterizadas por uma resposta inflamatória inadequada contra os tecidos do corpo. Essas doenças, das quais a artrite reumatoide (AR) é a mais conhecida, representam uma grande carga de saúde. Citocinas pró-inflamatórias como TNF-α, IL-6 e IL-1β são centrais na patogênese da AR e muitas outras doenças autoimunes. Biológicos que antagonizam citocinas inflamatórias ou seus receptores, por ex. anti-TNF-α, receptor de TNF-α solúvel, anti-receptor de IL-6 e antagonista do receptor de IL-1 são tratamentos muito eficazes. No entanto, eles são muito caros e podem ter efeitos colaterais graves. Além disso, as consequências da AR estão atualmente completamente fora da esfera de influência dos pacientes. Portanto, terapias inovadoras destinadas a limitar a inflamação em pacientes com AR são justificadas.

Recentemente, um estudo sobre os efeitos de uma intervenção desenvolvida por 'The Iceman' Wim Hof ​​revelou que é possível atenuar voluntariamente a resposta pró-inflamatória durante a endotoxemia humana experimental (um modelo padronizado, controlado e reprodutível de inflamação sistêmica provocada pela administração de lipopolissacarídeo (LPS) em voluntários saudáveis). A intervenção desenvolvida por Hof é composta por vários elementos, nomeadamente meditação, exposição ao frio e técnicas de respiração. Os indivíduos treinados nesta intervenção exibiram aumentos profundos nos níveis plasmáticos de adrenalina, um rápido aumento da citocina anti-inflamatória IL-10 e subsequente atenuação da resposta pró-inflamatória (por exemplo, níveis plasmáticos de TNF-α, IL-6 e IL-8) durante a endotoxemia humana experimental. Essa intervenção poderia, portanto, representar uma modalidade de tratamento que capacitaria os pacientes com AR a exercer autocontrole sobre sua doença.

Com base nesses dados, é altamente recomendável investigar a eficácia da intervenção em pacientes com AR. O estudo descrito neste protocolo faz parte de um projeto maior no qual os investigadores se esforçam para traduzir a intervenção para a prática clínica de pacientes com AR. No entanto, há questões importantes que precisam ser abordadas primeiro. Por exemplo, a viabilidade e a segurança seriam substancialmente melhoradas se os pacientes tivessem apenas que aprender ou praticar um dos três elementos da intervenção. Não é provável que o elemento de meditação esteja envolvido. Foi uma parte muito menor do programa de treinamento e não foi praticada durante os experimentos de endotoxemia. Além disso, não há uma maneira objetiva de medir esse elemento e não há hipótese de um possível mecanismo. Em relação ao segundo elemento, a exposição ao frio, seria especialmente importante determinar se esse elemento tem valor adicional, porque é muito exigente e pode não ser adequado para pacientes com AR. Os investigadores antecipam que o terceiro elemento, técnicas de respiração, é o principal contribuinte para os efeitos anti-inflamatórios da intervenção previamente observada pelas razões descritas abaixo.

Técnicas de respiração Em primeiro lugar, embora os voluntários saudáveis ​​tenham sido treinados em todos os três elementos, os sujeitos praticaram apenas técnicas de respiração durante o experimento de endotoxemia. Em segundo lugar, as técnicas de respiração eram caracterizadas por hiperventilação cíclica, que já havia demonstrado anteriormente resultar em aumento dos níveis de adrenalina. Os indivíduos praticaram dois tipos de técnicas de respiração durante o experimento de endotoxemia em nosso estudo de endotoxemia anterior. Ambas as técnicas de respiração foram caracterizadas por ciclos de hiperventilação. Em uma das técnicas (hiper/hipoventilação), os sujeitos prenderam a respiração por vários minutos após cada período de hiperventilação, enquanto na outra técnica (ventilação forçada), os sujeitos prenderam a respiração por apenas 10 segundos durante os quais todos os músculos foram contraídos após cada período de hiperventilação.

No entanto, dados não publicados (CMO 2014-1374) mostraram os efeitos dessas duas técnicas de respiração na ausência de exposição ao frio (ou meditação) nos níveis plasmáticos de adrenalina. Os investigadores descobriram que estes estão fortemente correlacionados com os efeitos anti-inflamatórios encontrados anteriormente. Ambas as técnicas de respiração resultaram em aumentos comparáveis ​​nos níveis plasmáticos de adrenalina. Além disso, os níveis de adrenalina em indivíduos treinados por Hof foram comparáveis ​​aos que foram treinados por um treinador independente previamente não familiarizado com a intervenção desenvolvida por Hof. Finalmente, os níveis de adrenalina em indivíduos treinados por 4 dias foram semelhantes aos que treinaram por apenas 2 horas.

Com base nesses resultados, hipotetiza-se que a técnica de ventilação forçada é a principal contribuinte para os efeitos anti-inflamatórios da intervenção observada anteriormente. Entretanto, os efeitos apenas dessa técnica respiratória sobre a resposta inflamatória ainda não foram investigados. Além disso, não se pode descartar que a exposição ao frio tenha efeitos adicionais, pois existem várias maneiras pelas quais a exposição ao frio pode contribuir para efeitos anti-inflamatórios, conforme descrito a seguir.

Exposição ao frio Em primeiro lugar, a exposição ao frio e o subseqüente reaquecimento à temperatura corporal normal podem influenciar a resposta inflamatória através da liberação de padrões moleculares associados ao perigo imunomoduladores (DAMP's), mais especificamente ligantes TLR-4, como a proteína de choque térmico 70 (HSP-70 ). Foi demonstrado que os níveis de HSP-70 mRNA em miócitos cardíacos isolados aumentaram durante o reaquecimento após 2,5 horas de hipotermia. Além disso, a pré-incubação de células humanas expostas a 4 °C por 1, 2, 3 e 4 horas induziu a síntese e o acúmulo de HSP-70 após a recuperação a 37 °C. A relevância de HSP-70 para a resposta inflamatória é evidente a partir de um estudo no qual HSP-70 demonstrou induzir potentes efeitos anti-inflamatórios semelhantes à indução de tolerância a endotoxinas em monócitos humanos.

Em segundo lugar, a exposição ao frio pode induzir um estado do tipo isquemia-reperfusão na pele e nos tecidos periféricos. Um estudo sobre os efeitos da crioterapia mostrou que o resfriamento local da pele diminui a perfusão tecidual local. A combinação de hipoperfusão tecidual e reperfusão após a vasodilatação reativa que se segue após o reaquecimento é uma forma de isquemia/reperfusão (I/R). A potência de I/R para proteger o tecido contra danos isquêmicos é conhecida como Pré-condicionamento Isquêmico (IPC). Tem o potencial de influenciar a resposta imune através de várias vias. Por exemplo, trabalhos recentes com animais mostraram que a I/R resulta na regulação negativa de citocinas pró-inflamatórias, como TNF-α e IL-6, e regulação positiva de citocinas antiinflamatórias, como IL-10. Além disso, o fator induzível por hipóxia (HIF) demonstrou ser um dos principais contribuintes para a resposta de IL-10 induzida por I/R.

Em terceiro lugar, a exposição ao frio pode ter um efeito potencializador na liberação de adrenalina provocada pelas técnicas de respiração. Em um estudo com voluntários humanos, os níveis de adrenalina aumentaram após 2 horas sentado em uma sala fria. Curiosamente, em um estudo durante o exercício agudo em voluntários humanos, a exposição ao frio antes do exercício foi associada a um efeito imunoestimulante adicional. Além disso, a resposta de citocinas de IL-1beta e IL-6 no sangue ex vivo estimulado por LPS foi menor em nadadores de gelo experientes em comparação com nadadores de gelo inexperientes.

Em conjunto, a exposição ao frio pode influenciar a resposta in vivo à endotoxemia. Isso pode ser mediado por efeitos diretos independentes da adrenalina ou pelo aumento dos níveis de adrenalina provocados pela ventilação forçada.

Síntese Este estudo pretende explorar os efeitos de dois elementos da intervenção inicialmente desenvolvida por Hof, nomeadamente a técnica de ventilação forçada e a exposição ao frio, na resposta imunitária durante a endotoxemia humana. Os efeitos de ambos os elementos separadamente, bem como em combinação, serão testados, este último para explorar a interação entre os elementos.

Além disso, será feita uma avaliação dos efeitos da (combinação de) técnicas de respiração e exposição ao frio na percepção da dor. Em estudos anteriores, indivíduos treinados experimentaram substancialmente menos sintomas semelhantes aos da gripe durante a endotoxemia. Isso pode ser devido à resposta imune atenuada nesses indivíduos, mas também por outros efeitos induzidos pelas técnicas de respiração e/ou exposição ao frio. Para investigar isso, o teste sensorial quantitativo (QST) é usado, uma técnica objetiva para medir os limiares de dor.

Finalmente, medições não invasivas da tensão de oxigênio na mitocôndria serão usadas para avaliar a função mitocondrial durante a endotoxemia humana usando a Protoporfirina IX-Triplet State Lifttime Technique (PpIX-TSLT).

A disfunção mitocondrial é um elemento importante na fisiopatologia da sepse. No entanto, um método não invasivo válido para medir a função mitocondrial ainda não está disponível. Em modelos animais, a técnica PpIX-TSLT tem se mostrado uma técnica viável para medir alterações na tensão de oxigênio mitocondrial durante a endotoxemia. Isso nunca foi estudado em humanos durante a endotoxemia. Além disso, a exposição ao frio e principalmente a técnica respiratória podem influenciar também a tensão de oxigênio nas mitocôndrias, assim como os parâmetros gasométricos (p. pCO2, equilíbrio ácido-base, etc.) flutuam em grande medida durante a prática desta técnica.